ANSYS常见后处理方式的区别

在对ANSYS进行后处理时我们经常用到etable、单元解、节点解以及支座反力等，即通过激活这些命令来直接获取分析模型的结果，但是大多时候在后处理中这些结果表现的数值是不一样的，为什么会出现不一样，和我们如何采用其中的正确结果，这些关键问题都有待我们进一步研究然后进行区分，最后得到一些有用的结论。
一、几种结果的区别
下面我们以一个简单例子（命令流可以看附录）来说明这个问题，并理清产生区别的原因。这里主要为了说明问题，故采用这几个后处理命令etable、单元解、节点解和支座反力，通过比较这些结果，借助ansys中的有关帮助和有限元中力的方向一起来解决这个问题。
1.1 弯矩（只列出前4个单元的解）
Case 1:
ELEM    Myi           Myj  
          1  -0.92969E+07  -0.92969E+07
          2  -0.51228E+07  -0.51228E+07
          3  -0.94865E+06  -0.94865E+06
4   0.32255E+07   0.32255E+07
Case 2：
ELEM=  1      MX         MY         MZ      
       1 -0.42013E-05 0.17289E-07 0.11384E+08
       3  0.41878E-05-0.17289E-07-0.72098E+07
ELEM=  2      MX         MY         MZ      
       3 -0.41882E-05 0.70739E-08 0.72098E+07
       4  0.41748E-05-0.70739E-08-0.30357E+07
ELEM=  3      MX         MY         MZ      
       4 -0.41752E-05-0.73977E-08 0.30357E+07
       5  0.41617E-05 0.73977E-08 0.11384E+07
ELEM=  4      MX         MY         MZ      
       5 -0.41622E-05-0.73977E-08-0.11384E+07
       2  0.41487E-05 0.73977E-08 0.53125E+07
Case 3：（这里节点为所选单元对应的节点）
NODE     MX         MY         MZ    
       1 -0.42013E-05 0.17289E-07 0.11384E+08
       2  0.41487E-05 0.73977E-08 0.53125E+07
       3 -0.45360E-09-0.10215E-07
       4 -0.45360E-09-0.14472E-07
       5 -0.45360E-09
Case 4：
NODE    MX          MY         MZ    
       2 -0.41487E-05-0.73977E-08-0.53125E+07
上面的数据分别表示了对同一分析模型采用四种不同的后处理方式获得的结果，其中Case 1反映的是通过输出单元表的结果，Case 2对应了list elem solution结果即为单元解的节点解，Case 3代表的是list results中nodal load，Case 4就是list reaction solu（以下情况同）。通过对以上的结果进行对比我们可以得知以下结论：#p#分页标题#e#
（1）Case2与Case3的结果完全一致，说明这两种情况输出的结果都是以默认的整体坐标系为标准，具体数值可以参见节点1和节点2；但节点2的数值和Case4的结果相差一个符号，表明Case2与Case3的结果是指单元在作用荷载情况下单元的内力，和反力刚好是一对作用力和反作用力；
（2）Case3中的节点3，4，5的值几乎为0，分析这种情况输出的结果主要是针对输出系统的首尾两节点的结果，对中间节点进行了叠加，故它们的数值几乎为0；
（3）Case1中的My值和Case2中的MZ值是对应的。说明了Case1的结果输出是基于单元坐标系的；Case1中不仅单元的两节点数值相同，而且其输出的绝对值等于Case2中对应单元的两节点绝对值的和的一半，这里原因可以从beam188单元的理论知识上得到答案。原因就是通常采用的beam188单元，即keyopt（3）＝0，是二节点线性的铁木辛柯梁，为了避免出现剪力锁死现象，ANSYS中采用减缩积分的方式，取单元中点作为积分点并将其数值代替单元内的
线性变化；
（4）针对Case2中的单元力的方向问题需要注意一下，有限元中力的方向和结构力学中的方向是有区别的。不论是什么结果坐标系，力的正方向取为对应结果坐标的正方向，弯矩则是对应坐标轴的顺时针为正。这里详细解释一下这几种情况的符号问题。
从上面的表中的值我们知道，输出单元解中的节点解反映了单元对节点的贡献，这个和整体受力下的结果大小相同，符号相反。例如节点2，Case2和Case3的数值结果一样，但和Case4差一个符号。这个就类似于节点处的反力和单元对节点的共享是一对作用力和反作用力的意义。Case3输出的节点解是在Case2的前提下相同节点进行了加的运算，所以就只有节点1和2的Mz值有意义，其余均接近于0。
1.2 剪力（分析轴力的方式和剪力一致，这里只分析剪力）
Case 1:
    ELEM     Fzi         Fzj
       1    41741.      41741.    
       2    41741.      41741.    
       3    41741.      41741.    
       4    41741.      41741.    
Case 2：
ELEM=1   FX            FY           FZ                                      
       1   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       3  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=2   FX            FY           FZ                                      
       3   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       4  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=3   FX            FY           FZ                                      #p#分页标题#e#
       4   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       5  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
  ELEM=4   FX            FY           FZ                                      
       5   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       2  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
Case 3：（这里节点为所选单元对应的节点）
     NODE   FX           FY           FZ    
       1   41741.     0.20000E+06   0.13483E-09
       2  -41741.    -0.20000E+06  -0.13483E-09
Case 4：
    NODE   FX           FY           FZ    
       2   41741.     0.20000E+06  0.13483E-09
这里规律大致同弯矩情况，这里就不详细描述。
二、区分这几种结果分别对应的坐标系问题
在利用ANSYS进行建模分析时，许多人经常忽略了结果的坐标系问题，这也就导致无法最好地把握结果的真实性，这里我们有必要针对ANSYS中的一些问题进行阐述。
由上面我们可以很好地知道Case2～4的结果坐标系很好地默认为总体坐标系，除非我们通过修改结果坐标系（RSYS命令）。而对于Case1的结果坐标系就相对比较复杂，所以也是我们阐述的重要对象。在介绍 ETABLE中的结果坐标系问题之前，我们先了解一下这个命令输出的结果情况。
2.1 ETABLE中输出的结果
ETABLE中输出的结果数据用两种情况，分别是单值和多值。单元表的单值问题只包含这些值：SERR, SDSG, TERR, TDSG, SENE, TENE, KENE, JHEAT, JS, VOLU,以及CENT，除此之外，其他值均为多值情况，在储存多值结果时采用平均值的计算方法。和结果数据相类似的时ETABLE命令的结果储存的坐标系要有两种情况，这正是经常被大家忽略的方面。
2.2 ETABLE命令的结果坐标系问题
在有限元分时我们有时关心的不是基于总体坐标系的结果，而是需要在单元坐标系的结果，这个时候ETABLE就能很好地发挥它的作用，例如涉及到模型叠加问题且求解过程中用到开方运算的时候。
ETABLE输出的结果大部分是基于单元坐标系的，但有些特殊的量是基于默认的结果坐标系，这些特殊的量就是包含有X、Y、和Z分量的那些结果，例如UX，UY，SX和SY等。在进行Case1运算是注意一下这些量的坐标问题，就能更好地把握结果的规律性。
三、常用图形显示对后处理的影响
ANSYS中图形显示方式有两种Powergraphics和Full两种。这两种对结果处理和显示上的区别主要体现为两个方面：一是节点结果方面，PowerGraphics是针对模型的外表面，即对节点的平均计算仅包含模型表面的结果，而full模式是包含整个模型的外表面和内表面；二是结果坐标轴方面，PowerGraphic仅支持绘制结果数据的结果坐标系，即不支持基于单元坐标系。

附录：（例子的命令流）
W=-500
A=400
EX=30E6
IO=20300
MROT=((W*A*A*A)/(EX*IO))*(1/27)  !CALCULATE MAX ROT TARGET VALUE
BNDM=(W*A*A)*(19/54)                      !CALCULATE MAX BEND MOMENT#p#分页标题#e#
/PREP7
ET,1,BEAM188
ET,2,BEAM188
SECTYPE,1,BEAM,I
SECDATA,16.655,16.655,36.74,1.68,1.68,.945
SECPLOT,1
C = 1.49535
SECTYPE,2,BEAM,I
SECDATA,C*16.655,C*16.655,C*36.74,C*1.68,C*1.68,C*.945
SECPLOT,2
MP,EX,1,30E6
MP,NUXY,1,0.3
MP,EX,2,30E6
MP,NUXY,2,0.3
A = 400
COLUMDIV = 4
SPANDIV = 16
K,1
K,2,,A
K,3,2*A
K,4,2*A,A
L,2,1
L,3,4
L,4,2
LSEL,,,,1
LATT,,,,,3
LSEL,,,,2
LATT,,,,,1
LSEL,,,,3
LATT,,,,,1
ALLSEL
LESIZE,1,,,COLUMDIV
LESIZE,2,,,COLUMDIV
LESIZE,3,,,SPANDIV
TYPE,1
SECNUM,1
REAL,1
LMESH,1,2
TYPE,2
SECNUM,2
REAL,2
LMESH,3
ALLSEL
DK,1,ALL
DK,3,ALL
LSEL,,,,3
ESLL
SFBEAM,ALL,1,PRESS,-500,-500
ALLSEL
FINISH

/SOLUTION
SOLVE
FINISH